тяговый привод шестиосного электровоза постоянного тока с безреостатным пуском

Формула изобретения

Тяговый привод шестиосного электровоза постоянного тока с безреостатным пуском, содержащий токоприемник, быстродействующий выключатель, входной фильтровой дроссель, фильтровые конденсаторы, импульсные прерыватели, коллекторные тяговые двигатели последовательного возбуждения, линейные и групповые контакторы, отличающийся тем, что в цепи якорей тяговых двигателей после выходов импульсных прерывателей, соединенных с помощью линейных контакторов с фильтровым дросселем, включены дополнительные индуктивные дроссели, а между выходными клеммами обмоток возбуждения второго, третьего, четвертого тяговых двигателей и точками соединения якорей третьего, четвертого, пятого тяговых двигателей с вышеуказанными индуктивными дросселями включены дополнительные контакторы, силовые контакты которых шунтированы полупроводниковыми диодами, причем катоды последних подключены к вышеуказанным точкам соединений.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области электрооборудования электроподвижного состава постоянного тока с коллекторными тяговыми двигателями постоянного тока и импульсным (безреостатным) регулированием напряжения на якорях последних.

Известен тяговый привод шестиосного электровоза постоянного тока с коллекторными ТД последовательного возбуждения и безреостатным пуском, содержащим входной фильтровой дроссель, фильтровые конденсаторы, импульсные прерыватели (ИП) и токоограничивающие дроссели в цепях якорей ТД (См. в кн. Электровозостроение, Сб. научн. тр. ВЭЛНИИ, Новочеркасск, 2000, т.42, с.146).

Известен тяговый привод шестиосного электровоза постоянного тока с коллекторными ТД последовательного возбуждения и безреостатным пуском, содержащим входной фильтровой дроссель, фильтровые конденсаторы, импульсные прерыватели (ИП), линейные и групповые контакторы в цепях якорей ТД (См. в кн. Электровозостроение, Сб. научн. тр. ВЭЛНИИ, Новочеркасск, 2000, т.42, с 146),

К недостаткам при использовании известного привода относится то, что плавное регулирование напряжения на якорях ТД до выхода на естественную (экономическую) характеристику осуществляется на одной (параллельной) группировке, что не позволяет иметь экономичные тяговые характеристики на средних и низких скоростях движения.

Наиболее близким по технической сущности является тяговый привод, содержащий токоприемник, быстродействующий выключатель, входной фильтровой дроссель, фильтровые конденсаторы, импульсные прерыватели, коллекторные ТД последовательного возбуждения, линейные и групповые контакторы (См. в кн. Электровозостроение, Сб. научн. тр. ВЭЛНИИ, Новочеркасск, 2000, т.42, с. 147, рис.2), принятый за прототип.

К недостаткам при использовании известного привода, принятого за прототип, относится то, что в известном приводе для реализации экономичных тяговых характеристик используется переключение ТД в группы, содержащие шесть последовательно включенных ТД (сериесная группировка), три последовательно и две параллельные ветви (последовательно-параллельная группировка) и по две последовательно и три параллельные ветви ТД (параллельная группировка). При этом предварительно перед переключением ТД в группы силовая схема разбирается линейными контакторами, что приводит к снижению токов якорей ТД, а соответственно, и сил тяги до нуля, что снижает тяговые свойства электровоза.

Кроме того, не представляется возможным защитить импульсный прерыватель и ТД от аварийных токов (короткое замыкание) при электрическом пробое изоляции ТД, находящегося под наивысшим потенциалом по отношению к "земле" или "круговом огне" на одном из коллекторов вышеуказанных ТД.

Задача изобретения - повышение эффективности защиты при аварийных ситуациях, а также осуществление перегруппировок ТД при пусках без существенных потерь силы тяги.

Указанный технический результат при реализации изобретения достигается тем, что в известном тяговом приводе, содержащем токоприемник, быстродействующий выключатель, входной фильтровой дроссель, фильтровые конденсаторы, импульсные прерыватели, коллекторные ТД последовательного возбуждения, линейные и групповые контакторы в цепи якорей ТД после импульсных прерывателей, соединенных через линейные контакторы с фильтровым дросселем, включены дополнительные токоограничивающие дроссели, а выходы обмоток возбуждения второго, третьего, четвертого ТД подключены соответственно к точкам соединения дополнительных дросселей с якорями третьего, четвертого, пятого ТД с помощью дополнительных контакторов, силовые контакты которых шунтированы силовыми полупроводниковыми диодами, причем катоды последних подключены к вышеуказанным точкам.

Наличие дополнительных токоограничивающих дросселей, включенных после ИП позволяет при пробое на землю, например, плюсовой клеммы якоря первого ТД ограничить скорость нарастания тока к.з. и соответственно амплитуду тока, протекающего через ИП, а параллельно включенные цепи дополнительных контакторов и диодов позволяют в переходных позициях, при перегруппировке ТД, сохранить токи якорей на прежнем уровне, при этом силовые контакты дополнительных контакторов размыкаются на время перехода.

На фиг.1 представлена принципиальная электрическая схема привода шестиосного электровоза постоянного тока.

На фиг.2 приведена таблица замыкания силовых контактов контакторов.

Тяговый привод шестиосного электровоза постоянного тока с безреостатным пуском содержит токоприемник, быстродействующий выключатель, якоря ТД которых 1, 2, 3, 4, 5, 6 соединены последовательно с обмотками возбуждения 7, 8, 9, 10, 11, 12 соответственно, а цепь тока якорей при последовательной (С) группировке ТД проходит от токоприемника 13, быстродействующий выключатель 14, фильтровой дроссель 15, линейный контактор 16, импульсный прерыватель 17, дополнительный токоограничивающий дроссель 18, якори 1, 2 и обмотки возбуждения 7, 8, контактор 19, якорь 3, обмотка возбуждения 9, дополнительный контактор 20, якорь 4, обмотка возбуждения 10, дополнительный контактор 21, якори 5 и 6, обмотки возбуждения 11, 12, импульсный прерыватель 22, "земляная" клемма привода. Контакторы 23 и 24 служат для закорачивания импульсных прерывателей 17, 22 входного фильтрового дросселя 15, а также дополнительного токоограничивающего дросселя 18 после перехода на естественную характеристику, при этом снижаются потери энергии, т.к. из силовой цепи выводится входной фильтровой дроссель 15, дополнительный токоограничивающий дроссель 18 и импульсные прерыватели 17 и 22. Диоды 46-53 создают контуры разрядки якорных цепей ТД при паузе ИП, а конденсаторы 54-61 делят входное напряжение пополам.

Для перевода на последовательно-параллельное (СП) соединение ТД вначале на переходной позиции выключают контакторы 23, 24 и дополнительный контактор 20, при этом ток якорной цепи не прерывается, т.к. диод 25 вместо дополнительного контактора 20 продолжает пропускать ток. На следующей переходной позиции включаются контакторы 26, 27 и вступают в работу импульсные прерыватели 17, 28, 29 и 22, увеличивая напряжение на группах якорей 1, 2, 3 и 4, 5, 6. При достижении максимальной скважности импульсные прерыватели 17, 22, 28, 29 закорачивают соответствующими контакторами 23, 24, 30, 31, при этом реализуется СП группировка ТД, состоящая из двух параллельных ветвей, а именно: токоприемник 13, быстродействующий выключатель 14, фильтровый дроссель 15, линейный контактор 16, импульсный прерыватель 17, дополнительный токоограничивающий дроссель 18, якори 1, 2 ТД обмотки возбуждения 7, 8, дополнительный контактор 19, якорь 3, обмотка возбуждения 9 ТД, импульсный прерыватель 28, линейный контактор 26, "земляная" клемма привода и 2-я ветвь - линейный контактор 27, импульсный прерыватель 29, токоограничивающий дроссель 63, якорь 4, обмотка возбуждения 10 ТД, дополнительный контактор 21, якори 5, 6, обмотки возбуждения 11, 12 ТД, импульсный прерыватель 22 и "земляная" клемма привода.

По аналогии для перехода на параллельную (П) группировку ТД размыкают контакторы 23, 24, 30, 31 (см. фиг.2), а также контакторы 19, 21, при этом токи якорей остаются неизменными, т.к. они не прерываются, благодаря наличию диодов 32, 33, шунтирующих силовые контакты контакторов 19, 21. Завершается процесс перехода на П-группировку ТД включением контакторов 34, 35, 36, 37 и размыканием контакторов 26, 27. Таким образом, создается группировка, состоящая из трех параллельных ветвей ТД 1-2, 3-4, 5-6, а именно: токоприемник 13, быстродействующий выключатель 14, фильтровый дроссель 15, линейные контакторы 16, 35, 37, импульсные прерыватели 17, 39, 41, дополнительные токоограничивающие дроссели 18, 62, 64, якоря ТД 1, 2-3, 4-5, 6, обмотки возбуждения ТД 7, 8-9, 10-11, 12, импульсные прерыватели 38, 40, 22, линейные контакторы 34, 36, "земляная" клемма привода. При этом напряжение на якорях этих ТД регулируется парами ИП 17, 38, 39, 48, 41, 22, соответственно.

При достижении максимальной скважности ИП, последние шунтируются соответствующими контакторами: 23, 42, 43, 44, 45, 24.

Работа схемы реализуется согласно диаграммы включения контакторов, приведенных на фиг.2, из которой виден процесс выбора группировок привода как при прямом переходе из "С" соединения в "СП" и далее в "П" соединение, так и при обратном переходе из "П" соединения ТД в "СП" и далее в "С" соединение.

Как видно из фиг.1, преимущество изобретения состоит в том, что при пробое изоляции на "землю" в точке соединения якоря ТД 1 и дополнительного дросселя 18 все ТД переходят в генераторный режим, а токи якорей в контуре, замыкаемом через корпус электровоза, изменяют направление на противоположное и размагничивают главные полюсы ТД, и таким образом, ограничивают ток к.з. и далее снижают его до нуля. В то же время, скорость нарастания тока цепи ИП 17 снижается за счет индуктивного сопротивления дополнительного токоограничивающего дросселя 18, что позволяет снизить требование к быстродействию защитного выключателя 14 и устройства, блокирующего работу ИП 17. Кроме того, как показывает анализ, благодаря наличию в схеме диодов 25, 32, 33 и дополнительных контакторов 19, 20, 21 при переходе из одной группировки ТД в другую, токи якорей не прерываются, что позволяет на 8-10% поднять среднюю силу тяги по сравнению с прототипом.